JP2013168400A

JP2013168400A - 半導体デバイス検査装置用配線基板及びその製造方法

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Publication number: JP2013168400A
Application number: JP2012029217A
Authority: JP
Inventors: Jun Mochizuki; 純望月; Hisatomi Hosaka; 久富保坂; Tomohisa Hoshino; 智久星野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2013-08-29
Also published as: US20130206460A1; KR20130093539A; TW201337284A; CN103245802A

Abstract

【課題】低い熱膨張率と高い機械的強度を有するとともに、容易に製造することができ、製造コストの低減を図ることのできる半導体デバイス検査装置用配線基板及びその製造方法提供する。
【解決手段】エッチングによって所定部位に複数の透孔が形成された金属板材を、前記透孔の位置が重なるように積層して固着された金属基材と、前記金属基材の表面及び前記透孔の内壁部に配設された樹脂層と、前記樹脂層によって前記金属基材と電気的に絶縁された状態で配設された導体パターンとを具備したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイス検査装置用配線基板及びその製造方法に関する。

半導体デバイスの製造工程では、半導体ウエハ上に形成された半導体デバイスの電気的な検査を行うためのプローバ、パッケージングされた半導体デバイスの電気的な検査を行うためのハンドラ等の半導体デバイスの検査装置が用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。このような半導体デバイスの検査装置、例えば、プローバでは、検査信号を生成し被測定半導体デバイスからの信号を測定するテスタと、半導体ウエハ上の電極パッドに接触されるプローブとを電気的に接続する部分に、テスタからの信号線のピッチをプローブのピッチに変換して電気的な接続を行う半導体デバイス検査装置用配線基板が用いられている。

上記の半導体デバイス検査装置用配線基板では、温度変化による膨張及び収縮を少なくする必要があり、熱膨張係数の小さな材料から構成することが必要とされている。また、機械的な力が加わる部分に配置されるため機械的強度も確保する必要がある。このため、樹脂製の基板等を用いることが難しく、従来はセラミック製の基板等が多く用いられている。

特開２０１０−２３０２号公報再公表特許WO２００９／１０４５８９号公報

上記のとおり、半導体デバイス検査装置用配線基板では、熱膨張係数を低くすることと、高い機械的強度を確保することが必要とされるため、その材料としてセラミックが用いられていた。しかしながら、セラミックは高価でありその加工も容易でないため、半導体デバイス検査装置用配線基板の製造コストが高くなるという問題があった。

本発明は、上記従来の事情に対処してなされたものであり、低い熱膨張率と高い機械的強度を有するとともに、容易に製造することができ、製造コストの低減を図ることのできる半導体デバイス検査装置用配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の半導体デバイス検査装置用配線基板の一態様は、エッチングによって所定部位に複数の透孔が形成された金属板材を、前記透孔の位置が重なるように積層して固着された金属基材と、前記金属基材の表面及び前記透孔の内壁部に配設された樹脂層と、前記樹脂層によって前記金属基材と電気的に絶縁された状態で配設された導体パターンとを具備したことを特徴とする。

本発明の半導体デバイス検査装置用配線基板の製造方法の一態様は、半導体デバイス検査装置に用いられる半導体デバイス検査装置用配線基板を製造する方法であって、複数の金属板材に、エッチングにより所定部位に複数の透孔を形成するエッチング工程と、複数の前記金属板材を、前記透孔の位置が重なるように積層して拡散接合し、金属基材とする接合工程と、前記金属基材の表面及び前記透孔の内壁部に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、前記樹脂層によって前記金属基材と電気的に絶縁された状態の導体パターンを形成する導体パターン形成工程とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、低い熱膨張率と高い機械的強度を有するとともに、容易に製造することができ、製造コストの低減を図ることのできる半導体デバイス検査装置用配線基板及びその製造方法提供することができる。

本発明の一実施形態に係るプローブ装置の構成を模式的に示す図。本発明の一実施形態に係る製造工程の一部を示す図。本発明の一実施形態に係る製造工程の一部を示す図。本発明の一実施形態に係る製造工程の一部を示す図。本発明の一実施形態に係る製造工程の一部を示す図。本発明の他の実施形態に係る製造工程の一部を示す図。本発明の他の実施形態に係る製造工程の一部を示す図。本発明の他の実施形態に係る製造工程の一部を示す図。本発明の他の実施形態に係る製造工程の一部を示す図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

まず、図１を参照して半導体デバイス検査装置として、半導体ウエハに形成された半導体デバイスの検査を行うプローブ装置の構成について説明する。図１に示すように、プローブ装置１には、半導体ウエハＷを載置するための載置台１０が配設されている。この載置台１０は、図示しない駆動機構を具備しており、図中矢印で示すように、ｘ−ｙ−ｚ方向に移動可能とされている。

載置台１０の上方には、プローブカード２０が配設されている。プローブカード２０は、半導体デバイス検査装置用配線基板２１と、この半導体デバイス検査装置用配線基板２１と電気的に接続された複数のプローブ２２と、これらのプローブ２２を支持するプローブ支持板２３とを具備している。また、プローブカード２０の上方には、検査用の信号を送るとともに、半導体デバイスからの信号を検出して半導体デバイスの状態を検査するためのテスタに接続されたテストヘッド３０が配設されている。

プローブ２２は、金属の導電性材料により針状に形成されている。プローブ２２は、半導体ウエハＷ上に形成された半導体デバイスの電極に対応して配設されており、プローブ支持板２１の厚み方向に貫通し、プローブ支持板２１に支持されている。プローブ２２の先端部は、プローブ支持板２１の下面から突出し、プローブ２２の基端部は、半導体デバイス検査装置用配線基板２１の電極端子（図示せず）に接続されている。

上記のように半導体デバイス検査装置用配線基板２１の図１中下面側には、プローブ２２のピッチ（例えばミクロンオーダ）に応じたピッチの電極端子が配設されている。一方、半導体デバイス検査装置用配線基板２１の図１中上面側には、テスタのテストヘッド３０の電極ピッチ（例えばミリオーダ）に応じたピッチの電極端子が配設されている。したがって、半導体デバイス検査装置用配線基板２１は、多層に配設された電極パターンによって電極ピッチを変換するようになっている。

以上のように構成されたプローブ装置１を用いて、半導体ウエハＷに形成された半導体デバイスの電気的な検査を行う際には、半導体ウエハＷを載置台１０上に載置し、載置台１０によって半導体ウエハＷを上昇させる。そして、半導体ウエハＷの各電極を、対応するプローブ２２に接触させることによって、電気的な導通を得、テストヘッド３０に接続されたテスタによって半導体デバイスの電気的特性の良否が検査される。

次に、図２〜５を参照して、本発明の一実施形態に係る半導体デバイス検査装置用配線基板の製造工程について説明する。

図２（ａ）に示すように、本実施形態では、複数の金属板材１０１の所定位置に、フォトリソグラフィー等によって形成したマスクを使用し、ウェットエッチング又はドライエッチングによって透孔１０２を形成する。

金属板材１０１としては、例えば、低膨張率の金属、例えば線膨張率α（×１０^−６／℃）が１０．０以下、より好ましくは６．０以下の金属からなる板材を用いることが好ましい。具体的には、例えば、４２アロイ等の鉄・ニッケル合金、コバール等の鉄・ニッケル・コバルト合金を用いることができる。

また、金属板材１０１としては、板厚が０．０１〜０．５ｍｍ程度のものを用いることが好ましい。板厚が０．５ｍｍより厚いものを用いると、エッチングによって形成した透孔１０２の内径が板厚方向の中間部で小さくなり、板厚方向両端部で大きくなる傾向が生じるが、板厚が０．０１〜０．５ｍｍ程度のものを用いることによって、エッチングによって形成した透孔１０２の内径を略一定とすることができる。

次に、図２（ｂ）に示すように、上記エッチング工程によって透孔１０２を形成した金属板材１０１を、透孔１０２の位置が重なるように所定枚数積層し、拡散接合によってこれらの金属板材１０１を接合し、金属基体１１０を形成する。この金属基体１１０の全体の厚さは、半導体デバイス検査装置用配線基板に必要とされる厚さに応じて決定されるが、例えば、１ｍｍ〜２０ｍｍ程度とされる。したがって、積層される金属板材１０１の数は、例えば１０枚〜２０００枚程度となる。

次に、図２（ｃ）に示すように、金属基体１１０の表面及び透孔１０２の内壁部に絶縁性の樹脂からなるコーティング層１１１を形成する。このコーティング層１１１は、金属基体１１０と後述する導体層との電気的な絶縁を確保するためと、金属基体１１０の外側端面にメッキ膜等が形成されることを防止するためのものである。

この後、図２（ｄ）に示すように、透孔１０２の内部に、絶縁性の樹脂１１２を充填する。これによって、半導体デバイス検査装置用配線基板の基材（コア材）が完成する。

一方、図３（ａ）に示すように、上記の金属基体１１０とは別に、樹脂等からなる絶縁層１２１の両面に銅箔等からなる導体層１２２が形成された複数の積層材１２０を準備する。

そして、図３（ｂ）に示すように、これらの積層材１２０に、フォトリソグラフィー工程等によって所定パターンのレジストマスク１２３を形成する。
次に、図３（ｃ）に示すように、レジストマスク１２３をマスクとして、積層材１２０の導体層１２２をエッチングし、導体層１２２を所定のパターンにパターニングし、この後、レジストマスク１２３を除去する。

次に、図３（ｄ）に示すように、樹脂等からなる絶縁層１３１と、銅箔等からなる導体層１３２とを有する部材、本実施形態では樹脂付き銅箔１３０を積層材１２０に積層させる。
この後、図３（ｅ）に示すように、樹脂付き銅箔１３０と積層材１２０とをプレスして圧着させて、積層板１４０を得る。

次に、図４（ａ）に示すように、積層板１４０の所定部位にＳＶＨ（Surface Via Hole）となる貫通孔１４１を形成し、この貫通孔１４１内及び表裏面にメッキ等によって、導体層１４２を形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、積層板１４０に、フォトリソグラフィー工程等によって所定パターンのレジストマスク１４３を形成する。
次に、図４（ｃ）に示すように、レジストマスク１４３をマスクとして、積層板１４０の導体層１４２をエッチングし、導体層１４２を所定のパターンにパターニングし、この後、レジストマスク１４３を除去する。

次に、図４（ｄ）に示すように、金属基体１１０の両面に、積層板１４０を接着樹脂１５１を用いて接着し、図４（ｅ）に示すように、積層体１５０を得る。

次に、図５（ａ）に示すように、積層体１５０の金属基体１１０の透孔１０２の部位に、スルーホールとなる透孔１５２を形成する。このスルーホールとなる透孔１５２の形成工程では、金属基体１１０の金属部分に孔を形成することがなく、透孔１０２内に充填された樹脂１１２に孔を形成するので、容易に透孔１５２を形成することができる。

次に、図５（ｂ）に示すように、積層体１５０の透孔１５２内及び表裏面にめっきにより導体層１５３を形成し、透孔１５２内に樹脂１５４を充填した後、さらに積層体１５０の表裏面にめっきにより導体層１５５を形成する。

次に、図５（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー等によって、導体層１５５の上に所定パターンのレジストマスク１５６を形成する。
次に、図５（ｄ）に示すように、レジストマスク１５６を介して導体層１５５をエッチングし、この後レジストマスク１５６を除去する。

上記の工程によって製造された半導体デバイス検査装置用配線基板では、４２アロイ等の低膨張率の金属板材１０１を複数積層させて接合した金属基体１１０をコア材とし、この金属基体１１０の透孔１０２内及び表裏面に絶縁層を介して導体パターンが形成された構成となっている。したがって、低膨張率で、かつ機械的強度が高い半導体デバイス検査装置用配線基板を得ることができる。また、積層させる前の金属板材１０１にエッチングによって透孔を形成しているので、金属部分にドリル等で孔を形成する必要が無く、容易に製造することができ、その製造コストも抑制することができる。

次に、半導体デバイス検査装置用配線基板の製造方法の他の実施形態について説明する。なお、図２に示した金属板材１０１を接合して金属基体１１０を形成する工程については、同様であるため、重複した説明は省略する。この製造方法では、図６（ａ）に示すように、樹脂等からなる絶縁層１２１の両面に銅箔等からなる導体層１２２が形成された複数の積層材１２０を準備する。

そして、図６（ｂ）に示すように、これらの積層材１２０の所定部位にＳＶＨ（Surface Via Hole）となる貫通孔１２５を形成し、この貫通孔１２５内及び導体層１２２上にメッキ等によって、導体層１２６を形成する。

次に、図６（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー工程等によって所定パターンのレジストマスク１２７を形成する。
次に、図６（ｄ）に示すように、レジストマスク１２７をマスクとして、積層材１２０の導体層１２６をエッチングし、導体層１２６を所定のパターンにパターニングし、この後、レジストマスク１２７を除去する。

次に、樹脂付き銅箔等を積層させることなく、図６（ｅ）に示すように、金属基体１１０の両面に、積層材１２０を接着樹脂１６１を用いて接着し、図６（ｆ）に示すように、積層体１６０を得る。

次に、図７（ａ）に示すように、積層体１６０の金属基体１１０の透孔１０２の部位に、スルーホールとなる透孔１６２を形成する。このスルーホールとなる透孔１６２の形成工程では、金属基体１１０の金属部分に孔を形成することがなく、透孔１０２内に充填された樹脂１１２に孔を形成するので、容易に透孔１６２を形成することができる。

次に、図７（ｂ）に示すように、積層体１６０の透孔１６２内及び表裏面にめっきにより導体層１６３を形成し、透孔１６２内に樹脂１６４を充填した後、さらに積層体１６０の表裏面にめっきにより導体層１６５を形成する。

次に、図７（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー等によって、導体層１６５の上に所定パターンのレジストマスク１６６を形成する。
次に、図７（ｄ）に示すように、レジストマスク１６６を介して導体層１６５をエッチングし、この後レジストマスク１６６を除去する。

この後、図８（ａ）に示すように、積層体１６０の両面に、絶縁層１７１及び導体層１７２を有するビルド層１７０を張り付ける。

次に、図８（ｂ）に示すように、積層体１６０のビルド層１７０の所定部位にレーザによりビア１７３を形成し、ビア１７３内及び導体層１７２の上にメッキにより導体層１７４を形成する。

次に、図８（ｃ）に示すように、積層板１６０に、フォトリソグラフィー工程等によって所定パターンのレジストマスク１８０を形成する。
次に、図９に示すように、レジストマスク１８０をマスクとして、積層板１６０の導体層１７４をエッチングし、導体層１７４を所定のパターンにパターニングし、この後、レジストマスク１８０を除去する。

以上の工程によって製造された半導体デバイス検査装置用配線基板では、前述した工程によって製造されたものと同様に、４２アロイ等の低膨張率の金属板材１０１を複数積層させて接合した金属基体１１０をコア材とし、この金属基体１１０の透孔１０２内及び表裏面に絶縁層を介して導体パターンが形成された構成となっている。したがって、低膨張率で、かつ機械的強度が高い半導体デバイス検査装置用配線基板を得ることができる。また、積層させる前の金属板材１０１にエッチングによって透孔を形成しているので、金属部分にドリル等で孔を形成する必要が無く、容易に製造することができ、その製造コストも抑制することができる。

以上本発明を実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能であることは勿論である。

１０１……金属板材、１０２……透孔、１１０……金属基体、１１１……コーティング層、１１２……樹脂、１２０……積層材、１２１……絶縁層、１２２……導体層、１２３……レジストマスク、１３０……樹脂付き銅箔、１３１……絶縁層、１３２……導体層、１４０……積層板、１４１……貫通孔、１４２……導体層、１４３……レジストマスク、１５０……積層体、１５１……接着樹脂、１５２……透孔、１５３……導体層、１５４……樹脂、１５５……導体層、１５６……レジストマスク、１６０……積層体、１６２……透孔、１６３……導体層、１６４……樹脂、１６５……導体層、１６６……レジストマスク、１７０……ビルド層、１７１……絶縁層、１７２……導体層、１７３……ビア、１７４……導体層、１８０……レジストマスク。

Claims

エッチングによって所定部位に複数の透孔が形成された金属板材を、前記透孔の位置が重なるように積層して固着された金属基材と、
前記金属基材の表面及び前記透孔の内壁部に配設された樹脂層と、
前記樹脂層によって前記金属基材と電気的に絶縁された状態で配設された導体パターンと
を具備したことを特徴とする半導体デバイス検査装置用配線基板。
請求項１記載の半導体デバイス検査装置用配線基板であって、
前記導体パターンの表面に、さらに樹脂層と導体パターンが積層されて配置されていることを特徴とする半導体デバイス検査装置用配線基板。
請求項１又は２記載の半導体デバイス検査装置用配線基板であって、
一方の面に、半導体デバイスの電気的特性を測定するためのテスタのテストヘッドの電極ピッチに対応したピッチで複数の電極が形成され、他方の面に、半導体デバイスの電極に接触されるプローブのピッチに対応したピッチで複数の電極が形成されていることを特徴とする半導体デバイス検査装置用配線基板。
請求項１〜３いずれか１項記載の半導体デバイス検査装置用配線基板であって、
前記金属板材が４２アロイからなることを特徴とする半導体デバイス検査装置用配線基板。
半導体デバイス検査装置に用いられる半導体デバイス検査装置用配線基板を製造する方法であって、
複数の金属板材に、エッチングにより所定部位に複数の透孔を形成するエッチング工程と、
複数の前記金属板材を、前記透孔の位置が重なるように積層して拡散接合し、金属基材とする接合工程と、
前記金属基材の表面及び前記透孔の内壁部に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、
前記樹脂層によって前記金属基材と電気的に絶縁された状態の導体パターンを形成する導体パターン形成工程と
を具備したことを特徴とする半導体デバイス検査装置用配線基板の製造方法。